Формування ймовірнісно-стохастичних умінь майбутніх інженерів за допомогою комп'ютерно-орієнтованих засобів навчання

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Формування ймовірнісно-стохастичних умінь майбутніх інженерів за допомогою комп'ютерно-орієнтованих засобів навчання

Постановка проблеми. Одним із пріоритетних завдань сучасної вищої технічної освіти є формування глибоких фундаментальних знань та вмінь у студентів інженерних спеціальностей. Фундаментальні дисципліни, до яких відноситься теорія ймовірностей та випадкових процесів (ТЙ та ВП), взаємопов'язані з загальноінженерними і спеціальними. Це обумовлено необхідністю використання ймовірнісних методів у сучасній електротехніці, радіотехніці, теорії зв'язку, теорії автоматичного регулювання, кібернетиці, обчислювальній техніці, теорії автоматизованих систем управління. Крім того, проектування автоматизованих систем чи технічних пристроїв, вибір їхніх параметрів не можливі без урахування випадкових факторів. У зв'язку з цим майбутнім інженерам для дослідження властивостей технологічних процесів та прогнозування результатів впливу на них необхідно володіти відповідними вміннями з ТЙ та Вп.

Аналіз досліджень і публікацій. Психологічні теорії формування вмінь висвітлюються в працях О. Леонтьєва [4], К. Платонова [5], Н. Тализіної [6] та інших. У дослідженнях сучасних науковців знайшли відображення питання оволодіння студентів вищих навчальних закладів (ВНЗ) різноманітними вміннями з математичних дисциплін, зокрема інтелектуальними (Л. Жовтан [2]), практичними (Л. Зайцева [3]), дослідницькими (О. Тимошенко [7]) та ін. Попри це питання формування вмінь майбутніх інженерів з ТЙ та ВП й досі залишається серед актуальних у педагогічній науці.

Серед ефективних шляхів формування вмінь з математичних дисциплін студентів ВНЗ більшість учених відзначають залучення комп'ютерно-орієнтованих засобів навчання. Так, за словами Ю. Триуса [8], методична система навчання математичних дисциплін тільки за умови використання інформаційно-комунікаційних технологій відповідає сучасній освітній парадигмі та сприяє формуванню здатностей, необхідних для подальшого навчання та майбутньої професійної діяльності, що, в свою чергу, уможливлює підвищення ефективності навчання.

Саме тому мета статті - продемонструвати можливості формування ймовірнісно-стохастичних умінь майбутніх інженерів за допомогою застосування комп'ютерно-орієнтованих засобів навчання.

Аналіз психолого-педагогічної літератури дав змогу стверджувати, що знаннями можна оволодіти, лише оперуючи ними в процесі діяльності (О. Леонтьєв [4], Н. Тализіна [6]). Такий процес, за словами О. Євсєєвої [1], передбачає управління певними діями майбутніх інженерів та вимагає визначення типу вмінь, якими повинен оволодіти студент. Ми погоджуємось з її думкою про те, що під вмінням вона розуміє здатність індивіда виконувати певні дії.

Як відзначає К. Платонов [5], спеціальні вміння характеризуються найбільш вагомими для дисципліни видами діяльності. Тому вміння, що мають формуватись під час навчання ТЙ та ВП майбутніх інженерів та набувають важливого значення для їхньої майбутньої професійної діяльності, ми назвали ймовірнісно-стохастичними й потрактували їх як здатність студентів виконувати дії аналізу, оцінки, прогнозу, розвитку математичних моделей випадкових процесів і ймовірнісних явищ засобами ТЙ та ВП. Серед таких умінь ми виокремлюємо:

1) уміння розв'язувати основні типи завдань з використанням основних теорем теорії ймовірностей та випадкових процесів;

2) уміння будувати закони розподілу випадкових величин і обчислювати їх числові характеристики;

3) уміння проводити статистичний аналіз експериментальних даних;

4) уміння будувати та досліджувати математичні моделі ймовірнісних явищ та випадкових процесів;

5) уміння застосовувати ймовірнісно-статистичні методи для оцінки стохастичних процесів, що спостерігаються в інженерній практиці.

Для оволодіння студентів вищевказаними вміннями нами пропонується застосування таких комп'ютерно-орієнтованих засобів навчання, як педагогічні програмні засоби GRAN 1; MS Excel та система комп'ютерної алгебри Mathcad, евристичні комп'ютерні тренажери, зокрема, розроблений автором комп'ютерний тренажер (КТ) «Практичні заняття з теорії ймовірностей та математичної статистики» [10].

Покажемо можливості їхнього використання для формування ймовірнісно-стохастичних умінь майбутніх інженерів.

Так, оволодіння студентів умінням розв'язувати основні типи завдань з використанням основних теорем теорії ймовірностей та випадкових процесів доцільно організувати за допомогою КТ «Практичні заняття з теорії ймовірностей та математичної статистики» [10], що може бути використаний під час аудиторної роботи студентів. Задля цього він містить відповідне практичне заняття «Основні теореми теорії ймовірностей. Формули повної ймовірності та Байєса». Меню такого заняття передбачає актуалізацію знань студентів. У результаті фронтальної роботи студенти під керівництвом викладача розглядають основні типи завдань з теми та висувають свої міркування щодо побудови моделі до них.

інженерний освіта технічний ймовірність

Після цього домашнім завданням студентам може бути запропонована самостійна робота з тренажером по розв'язуванню інших ймовірнісно-стохастичних завдань.

Крім того, досить ефективним є використання цього КТ для формування в студентів уміння будувати та досліджувати математичні моделі ймовірнісних явищ та випадкових процесів на основі застосування способів «розвитку» завдання [9]. З цією метою студентам може бути запропоновано розв'язування практичних і професійно орієнтованих завдань як під час практичного заняття, так вдома. Такі завдання містять евристичну підказку, що передбачає «розвиток» завдання (рис. 5), та покрокові рекомендації щодо його застосування (рис. 6). Крім того, користувач має можливість перевірити правильність розв'язання за допомогою кнопки «Перевір себе».

Зауважимо, що розроблений КТ спрямований на розвиток усіх видів ймовірнісно-стохастичних умінь студентів. Проте вважаємо за необхідне продемонструвати можливості формування вищевказаних умінь й за допомогою інших комп'ютерно-орієнтованих засобів.

Так, друге та третє вміння можуть бути сформовані в майбутніх інженерів шляхом залучення MS Excel. З цією метою під час практичного заняття з теми «Закони розподілу дискретних випадкових величин» після розгляду основних типів завдань студентам можуть бути запропоновані завдання разом із математичними моделями. Наведемо приклад такого завдання: верстат-автомат штампує деталі. Ймовірність браку при цьому складає 0,003. Із 1000 проштампованих деталей перевірено 5. Складіть ряд розподілу дискретної випадкової величини (ДВВ) - кількості бракованих деталей серед перевірених.

Розв'язування цього завдання передбачає аналіз готової математичної моделі з метою більш детального її розгляду і реалізації за допомогою Excel.

Після цього студентам пропонуються навчально-методичні інструкції, які мають бути оформлені у вигляді таблиці (табл. 1). Вона може пропонуватись на слайді-презентації або на картках. Метою створення цих навчально-методичних інструкцій є передавання комп'ютеру виконання математичних дій, що засвоєні майбутніми інженерами, та регулювання темпу їхньої навчальної діяльності.

Таке управління діяльністю студентів сприяє більш ефективному оволодінню ними вмінням будувати закони розподілу випадкових величин і обчислювати їх числові характеристики та вмінням проводити статистичний аналіз експериментальних даних.

Аналогічний підхід, який полягає в залученні навчально-методичних інструкцій, пропонується і для оволодіння студентами вмінням застосовувати ймовірнісно-статистичні методи для оцінки стохастичних процесів, що спостерігаються в інженерній практиці.

Висновки. Отже, впровадження комп'ютерно-орієнтованих засобів у процес навчання ТЙ та ВП майбутніх інженерів сприяє більш ефективному формуванню їхніх ймовірнісно-стохастичних умінь та забезпечує набуття ними досвіду використання комп'ютерно-орієнтованих технологій, що є досить важливим для майбутньої професійної діяльності.

Перспективи подальших пошуків у напрямі дослідження полягають у розробці пакетів презентацій та методики їхнього застосування з метою візуалізації теоретичного матеріалу та комп'ютерної підтримки навчання ТЙ та ВП.

Література

1. Євсеєва О.Г. Проектування і організація навчання математики студентів вищих технічних навчальних закладів на засадах діяльнісного підходу: автореф. дис…. докт. пед. наук: 13.00.02 / Олена Геннадіївна Євсеєва; Черкаський нац. ун-т ім. Б. Хмельницького. - Черкаси, 2013. - 40 с.

2. Жовтан Л.В. Поетапне формування інтелектуальних умінь майбутніх педагогів у системі післядипломної освіти / Л.В. Жовтан // Педагогічні науки: теорія, історія, інноваційні технології: наук. журнал. - Суми: СумДПУ ім. А.С. Макаренка, 2014. - №5 (39) - С. 163-170.

3. Зайцева Л.І. Формування практичних умінь студентів під час вивчення фахових дисциплін / Л.І. Зайцева // Наукові записки Бердянського державного педагогічного університету. Педагогічні науки: зб. наук. пр. - Бердянськ: ФО-П Ткачук О.В., 2014. - Вип.3. - С. 90-96.

4. Леонтьев А.Н. Деятельность, сознание, личность / А.Н. Леонтьев. - М.: Полиздат, 1975. - 304 с.

5. Платонов К.К. Занимательная психология / К.К. Платонов. - СПб.: Питер Пресс, 1997. - 288 с.

6. Талызина Н.Ф. Педагогическая психология: учеб. пособие для студ. сред. пед. учеб. заведений / Н.Ф. Талызина. - М.: Изд.центр «Академия», 1998. - 288 с.

7. Тимошенко О.В. Формування дослідницьких умінь у процесі навчання вищої математики студентів біологічних спеціальностей: автореф. дис…. канд. пед. наук: 13.00.02 / О.В. Тимошенко; Нац. пед. ун-т ім. М.П. Драгоманова. - К., 2011. - 20 с.

8. Триус Ю.В. Комп'ютерно-орієнтовані методичні системи навчання математичних дисциплін у ВНЗ: проблеми, стан і перспективи / Ю.В. Триус // Науковий часопис НПУ імені М.П. Драгоманова. Серія 2. Комп'ютерно-орієнтовані системи навчання: зб. наук. праць. / Педрада. - К.: НПУ ім. М.П. Драгоманова, 2010. - №9 (16). - С. 16-29.

9. Чумак О.О. Застосування способів «розвитку» завдання під час навчання математичному моделюванню майбутніх інженерів / О.О. Чумак // Розвиток інтелектуальних умінь і творчих здібностей учнів та студентів у процесі навчання дисциплін природничо-математичного циклу «ІТМ*плюс - 2014»: матеріали Міжнар. дист. наук.-метод. конф. (20-21 березня 2014 р., м. Суми): У 3-х ч. Ч. 2. / упорядник Чашечникова О.С. - Суми: ВВП «Мрія» ТОВ, 2014. - С. 108-110.

10. Чумак О.О. Практичні заняття з теорії ймовірностей та математичної статистики [Електронний ресурс]: комп'ютерний тренажер для студентів технічних ВНЗ / К.В. Власенко, О.О. Чумак. - 1,28 Гб. - Краматорськ, ДДМА, 2010. - 1 електрон. опт. диск (DVD-ROM); 12 см. - Систем. вимоги. Windows XP, Internet Explorer 7, Sun Java, Adobe Flash Player.

Размещено на Allbest.ru